1、 Date:8/5/2022 Page:1 第一章 继电接触器控制基础电气控制与电气控制与PLCPLC Date:8/5/2022 Page:2 第一章 继电接触器控制基础基础课 专业基础课 专业课大学物理 电工电子学 本课程体系完整体系完整推理严密推理严密抽象抽象以数学模型以数学模型为分析对象为分析对象较少涉及生较少涉及生产实际产实际以解决生产实以解决生产实践中的问题为践中的问题为目的，知识点目的，知识点具有发散性具有发散性课课 程程 体体 系系 Date:8/5/2022 Page:3 第一章 继电接触器控制基础学学 习习 方方 法法1、上课时重在听，不在记、上课时重在听，不在记-听懂听懂
2、重于记住！重于记住！2、学习的重点在、学习的重点在思路思路和和方法方法，不是概念与定义！，不是概念与定义！3、要掌握的是解决问题的、要掌握的是解决问题的思路、步骤和技巧思路、步骤和技巧。4、充分利用、充分利用网络资源网络资源。Date:8/5/2022 Page:4 第一章 继电接触器控制基础5、本门课程是一门、本门课程是一门应用性、实践性应用性、实践性极强的课程，极强的课程，因此因此实验环节实验环节对于学习掌握本课程的内容非常重要，但受实对于学习掌握本课程的内容非常重要，但受实验室设备条件的验室设备条件的制约制约，仅凭学校安排的实验时间，仅凭学校安排的实验时间无法保证无法保证每每位学生都有动
3、手的机会。位学生都有动手的机会。为了充分利用实验室资源，为了充分利用实验室资源，实验室（实验室（KJ224）对学生开放。）对学生开放。学生可以利用课余时间，与教师学生可以利用课余时间，与教师预约预约进入实验室，进行实验。进入实验室，进行实验。实验内容不限于实验内容不限于课内安排的计划内实验，课内安排的计划内实验，鼓励鼓励大家自己设计大家自己设计实验，实验方案由教师审阅后，由实验室提供仪器，在教师实验，实验方案由教师审阅后，由实验室提供仪器，在教师的指导下进行。的指导下进行。Date:8/5/2022 Page:5 第一章 继电接触器控制基础课程简介课程简介 本课程电气控制部分主要介绍电气控制技
4、术中的本课程电气控制部分主要介绍电气控制技术中的继电器继电器接触器逻辑控制系统接触器逻辑控制系统和和基于基于PLCPLC的控制系的控制系统统。继继接控制系统主要包括常用接控制系统主要包括常用低压电器元件、典低压电器元件、典型基本控制线路、常用设备电路分析、继电器逻型基本控制线路、常用设备电路分析、继电器逻辑控制线路的设计方法、电动机交流调速系统、辑控制线路的设计方法、电动机交流调速系统、以及应用以及应用实例实例等。等。Date:8/5/2022 Page:6 第一章 继电接触器控制基础课程课程考考核核形式形式1 1、作业成绩、作业成绩2 2、实验成绩、实验成绩3 3、考试成绩、考试成绩 Dat
5、e:8/5/2022 Page:7 第一章 继电接触器控制基础第一节第一节 常用低压电器常用低压电器一一 概述概述 电器定义：一种能控制电路的设备。电器定义：一种能控制电路的设备。分类：分类：低压电器：用于低压电器：用于交流交流1200V1200V、直流、直流1500V1500V级以下的电路中起通级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品断、保护、控制或调节作用的电器产品。高压电器：用于交流高压电器：用于交流1200V1200V以上、直流以上、直流1500V1500V以上的电器产品。以上的电器产品。为什么交流为为什么交流为1200V1200V，直流为，直流为1500V?1500V?2
6、/UUMAX有效直 Date:8/5/2022 Page:8 第一章 继电接触器控制基础二二 接触器接触器 定义：定义：接触器是一种可频繁地接接触器是一种可频繁地接通和分断主电路的控制电器。通和分断主电路的控制电器。1 1、结构与工作原理、结构与工作原理 接触器由电磁机构、触头与接触器由电磁机构、触头与灭弧装置、释放弹簧机构、支灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。架与底座等几部分组成。Date:8/5/2022 Page:9 第一章 继电接触器控制基础 接触器工作原理接触器工作原理:当吸引当吸引线圈通电线圈通电后，后，电磁电磁系统系统把把电能电能转化为转化为机械能机械能，产生的，产
7、生的电磁力电磁力克服克服释放弹簧释放弹簧与与触头弹触头弹簧簧的的反力反力使使铁心吸合铁心吸合，带动触带动触头支架头支架使使动、静触头动、静触头接触接触闭合闭合。当线圈当线圈断电断电或电压或电压显著下降显著下降时，时，电磁吸力电磁吸力消失消失或或过小过小，弹簧反弹簧反力力使使衔铁衔铁复位复位，带动动触头，带动动触头脱脱离离静触头，静触头，切断切断电路。电路。Date:8/5/2022 Page:10 第一章 继电接触器控制基础 Date:8/5/2022 Page:11 第一章 继电接触器控制基础2 2、电磁机构、电磁机构组成：吸引线圈、铁心、衔铁、空气气隙。组成：吸引线圈、铁心、衔铁、空气气隙
8、。电磁机构分类电磁机构分类 ：1 1）按磁路形状和衔铁运动方式分：）按磁路形状和衔铁运动方式分：U U形拍合式形拍合式 、E E形拍合形拍合式和式和E E形直动式。形直动式。1衔铁 2铁心 3吸引线圈 Date:8/5/2022 Page:12 第一章 继电接触器控制基础2 2）按线圈接入电路方式分：）按线圈接入电路方式分：串联电磁机构、并联电磁机构串联电磁机构、并联电磁机构 串联电磁机构：电流线圈，导线粗，匝数少。串联电磁机构：电流线圈，导线粗，匝数少。并联电磁机构：电压线圈，导线细，匝数多。并联电磁机构：电压线圈，导线细，匝数多。电磁机构吸力电磁机构吸力F F吸吸II、N N;消耗功率消耗
9、功率P=UP=U*I I;线圈发热线圈发热Q=IQ=I2 2*R R3 3）按电源方式分：直流电磁机构、交流电磁机构）按电源方式分：直流电磁机构、交流电磁机构 一般情况下用交流电磁机构。一般情况下用交流电磁机构。频繁动作的负载，考虑到操作线圈的温升，宜选用直流频繁动作的负载，考虑到操作线圈的温升，宜选用直流电磁机构。电磁机构。Date:8/5/2022 Page:13 第一章 继电接触器控制基础3 3、触点与灭弧装置、触点与灭弧装置 电弧的产生：电弧的产生：在在触点触点由由闭合闭合状态过渡到状态过渡到断开断开状态的过程中状态的过程中产生产生的的电弧电弧是是气体放电形式气体放电形式（空气电离作用
10、、高温、燃烧空气电离作用、高温、燃烧）之一，是一之一，是一种种带电质点带电质点的的急流。急流。触头间电压大于触头间电压大于10V10V，电流超过，电流超过80mA80mA时，触头间会产生蓝时，触头间会产生蓝色的光柱色的光柱）电弧特点：电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。Date:8/5/2022 Page:14 第一章 继电接触器控制基础电弧的危害：电弧的危害：延长了切断故障的时间；延长了切断故障的时间；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造成电源短路事故
11、。灭弧灭弧原理原理：迅速拉长电弧迅速拉长电弧冷却和去游离法冷却和去游离法灭弧措施：灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、利用介质灭弧、改善改善触头触头（点接触点接触、线接触线接触、面接触面接触）表面材料表面材料 。Date:8/5/2022 Page:15 第一章 继电接触器控制基础 Date:8/5/2022 Page:16 第一章 继电接触器控制基础4 4、分磁环、分磁环：对于交流电磁铁，电压有过零，磁通也过零，这时对于交流电磁铁，电压有过零，磁通也过零，这时吸力吸力为为零零，产生振动产生振动。解决方法是。解决方法是分磁环（分磁环（在
12、铁心的端面开一小槽，在槽内在铁心的端面开一小槽，在槽内嵌入铜制嵌入铜制分磁环分磁环），产生，产生涡流后阻止磁通变化涡流后阻止磁通变化，产生与的，产生与的相位差相位差使使总吸力不过零总吸力不过零，防止吸力过零防止吸力过零,震动震动,噪声。噪声。衔铁 铁芯 线圈 短路环 Date:8/5/2022 Page:17 第一章 继电接触器控制基础 Date:8/5/2022 Page:18 第一章 继电接触器控制基础 5 5、接触器的主要技术数据、接触器的主要技术数据 1 1）电源种类：交流或直流；）电源种类：交流或直流；2 2）主触头额定电压、额定电流；）主触头额定电压、额定电流；3 3）辅助触头的种
13、类、数量及触头的额定电压；）辅助触头的种类、数量及触头的额定电压；4 4）电磁线圈的电源种类、频率和额定电流；）电磁线圈的电源种类、频率和额定电流；5 5）额定操作频率，即允许每小时接通的最多次数。）额定操作频率，即允许每小时接通的最多次数。Date:8/5/2022 Page:19 第一章 继电接触器控制基础6 6、接触器的选择、接触器的选择 1 1）根据负载性质选择接触器的类型）根据负载性质选择接触器的类型,接触器类别应与负载性接触器类别应与负载性质一致；质一致；2 2）额定电压应）额定电压应大于或等于大于或等于主电路工作电压主电路工作电压(但但当电器不多当电器不多时时,为为节省变压器节省
14、变压器,其其电压电压应与应与控制回路电压控制回路电压一致，一致，可选可选380V380V、220V220V)；3 3）额定电流应）额定电流应大于或等于大于或等于被控电路的额定电流；被控电路的额定电流；4 4）吸引线圈吸引线圈的额定电压和频率要与所在的额定电压和频率要与所在控制电路控制电路的的选用电选用电压和频率压和频率相一致。相一致。Date:8/5/2022 Page:20 第一章 继电接触器控制基础7 7.接触器的文字符号为接触器的文字符号为KMKM图形符号为图形符号为：(同一接触器相同代号同一接触器相同代号)动合动合(常开常开)辅助触点辅助触点动断动断(常闭常闭)辅助触点辅助触点主触点主
15、触点线圈线圈 Date:8/5/2022 Page:21 第一章 继电接触器控制基础（a）接 线 示 意 图 （b）电 气 原 理 图M3SBQ SFUKMM3Q SFUKMKMSB Date:8/5/2022 Page:22 第一章 继电接触器控制基础4.4.接触器的型号：接触器的型号：CJCJ交流接触器的代号交流接触器的代号设计代号设计代号-有有“T”T”表示改型后表示改型后额定电流额定电流主触点数主触点数/(1)(1)交流接触器的型号交流接触器的型号:(:(例如例如CJ12-250/3)CJ12-250/3)Date:8/5/2022 Page:23 第一章 继电接触器控制基础 CJ20
16、CJ20接触器外形接触器外形:我国我国7070年代后期到年代后期到2020世纪世纪8080年代完年代完成成的更新换代产品的更新换代产品;用于交流用于交流50Hz50Hz，额定电压至，额定电压至660V(660V(个别个别等级至等级至1140V)1140V)，电流至，电流至630A630A的电力线路中供远距离频繁的电力线路中供远距离频繁接通和分断电路以及控制交流电动机接通和分断电路以及控制交流电动机。Date:8/5/2022 Page:24 第一章 继电接触器控制基础 B B系列接触器系列接触器：我国我国7070年代后期到年代后期到2020世纪世纪8080年代年代引进德国引进德国BBCBBC公
17、司生产线和生产技术，其工作原理与我国现有交流接公司生产线和生产技术，其工作原理与我国现有交流接触器相同，但因结构设计、尺寸参数的配合和选择，材料触器相同，但因结构设计、尺寸参数的配合和选择，材料和加工工艺更合理，故产品具有较高的技术经济指标。和加工工艺更合理，故产品具有较高的技术经济指标。Date:8/5/2022 Page:25 第一章 继电接触器控制基础CZCZ直流接触器的代号直流接触器的代号设计代号设计代号-常闭主触点数常闭主触点数额定电流额定电流常开主触点数常开主触点数/(2)(2)直流接触器的型号直流接触器的型号:(:(例如例如CZ0-40/20)CZ0-40/20)8 8.接触器的
18、型号：接触器的型号：Date:8/5/2022 Page:26 第一章 继电接触器控制基础 继电器是一种根据电气（继电器是一种根据电气（I,UI,U等）或非电气量（热、时等）或非电气量（热、时间、转速、压力等）的变化，接通或断开控制间、转速、压力等）的变化，接通或断开控制电路，以完电路，以完成控制或保护任务的电器成控制或保护任务的电器。常用继电器：中间继电器、时间继电器、热继电器、常用继电器：中间继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器、压力继电器等。速度继电器、压力继电器等。三、继电器三、继电器 Date:8/5/2022 Page:27 第一章 继电接触器控制基础 继电器与接触器主要区别：
19、继电器与接触器主要区别：继电器可对继电器可对多种输入量多种输入量的变化做出反应的变化做出反应；接触器只在接触器只在电电压、电流压、电流信号下动作；信号下动作；继电器用于继电器用于切断小电流切断小电流的的控制控制电路和电路和保护保护电路，接触器电路，接触器用于用于控制大电流控制大电流主电路；主电路；继电器继电器没有灭弧装置没有灭弧装置，也，也无主副触头无主副触头之分。之分。Date:8/5/2022 Page:28 第一章 继电接触器控制基础 某电压继电器某电压继电器,动作值动作值为为55V,55V,额定工作电压为额定工作电压为110V,110V,释放值为释放值为22V,22V,被控电路工作被控
20、电路工作电流为电流为3A3A，请画出其，请画出其常闭触常闭触点点工作特性图工作特性图,并计算其安并计算其安全系数和返回系数全系数和返回系数 。继电器主要特性是输入继电器主要特性是输入输出特性，其继电特性曲线为：输出特性，其继电特性曲线为：Xr-Xr-动作值动作值Xw-Xw-工作值工作值Xi-Xi-释放值释放值Y0-Y0-输出输出安全系数安全系数=Xw/Xi 1=Xw/Xi 1返回系数返回系数=Xi/Xr 1=Xi/Xr 120r/min120r/min时时动作动作；当转速当转速40r/min120r/min-KS+SB1KM1+KM1+KM2+M+（串（串R反接制动）反接制动）N 120r/m
21、in-KS+SB1+SB1KM1+KM1+SB1+KM2+(自锁自锁)M+（串（串R反接制动）反接制动）N 40r/min-KS-KM2 M-复合按钮：调整过程中，只要不按停止按钮，KM2就不会得电。当速度降低严重时，KM2就会得电。Date:8/5/2022 Page:121 第一章 继电接触器控制基础 反接制动反接制动特点：特点：反接制动反接制动特点特点时，旋转磁场的相对速度时，旋转磁场的相对速度很大，定子电流也很大，因此制动效果显著。很大，定子电流也很大，因此制动效果显著。但制动过程中有冲击，对传动部件有害，能量消耗大，但制动过程中有冲击，对传动部件有害，能量消耗大，故反接制动适用于不太
22、经常起制动的设备，如铣床、镗床、故反接制动适用于不太经常起制动的设备，如铣床、镗床、中型车床主轴的制动。中型车床主轴的制动。Date:8/5/2022 Page:122 第一章 继电接触器控制基础第五节第五节 控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节一、点动控制一、点动控制 长动长动，机床在正常加工时需要连续不断的工作。机床在正常加工时需要连续不断的工作。点动点动，按按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动按按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动机即停止工作。用于生产机械的调整，如机床刀架、横梁、机即停止工作。用于生产机械的调整，如机床刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。立柱的
23、快速移动，机床的调整对刀等。长动与点动主要区别长动与点动主要区别是控制电器能否是控制电器能否自锁。自锁。Date:8/5/2022 Page:123 第一章 继电接触器控制基础 当按动按钮当按动按钮SBSB2 2时为长动工作时为长动工作,而按复而按复合按钮合按钮SBSB3 3时为点动工作。时为点动工作。但此线路的可靠性不高但此线路的可靠性不高,如果如果KMKM的释的释放动作缓慢放动作缓慢，将因将因SBSB2 2的动断触点过早闭的动断触点过早闭合合,使使KMKM继续自锁得电继续自锁得电，使电动机，使电动机长动长动工作。工作。Date:8/5/2022 Page:124 第一章 继电接触器控制基础
24、 采用选择开关采用选择开关S S来选择工作状来选择工作状态，态，S S打开时为点动工作，打开时为点动工作，S S闭合时闭合时为长动工作。为长动工作。由于此线路操作时多了一个动由于此线路操作时多了一个动作，故不太方便。作，故不太方便。Date:8/5/2022 Page:125 第一章 继电接触器控制基础 为消除上述缺点，图中采用为消除上述缺点，图中采用中间继电器中间继电器K K进行连锁控制。进行连锁控制。当按当按SBSB2 2时，时，通过通过K K接通接通KMKM且且K K自锁自锁,使电动机长动工作；使电动机长动工作；若按若按SBSB3 3时时,因因没有接通没有接通K,K,不能将不能将KMKM
25、自锁，仅能点动工作自锁，仅能点动工作；当电动机已经起动长动工作后，当电动机已经起动长动工作后，若再按点动按钮若再按点动按钮SBSB3 3，SBSB3 3将将不能再起作用。不能再起作用。Date:8/5/2022 Page:126 第一章 继电接触器控制基础二、联锁二、联锁 在机床控制线路中，经常要求在机床控制线路中，经常要求电动机有顺序地起动电动机有顺序地起动，如，如某些机床主轴某些机床主轴必须在液压泵工作后必须在液压泵工作后才能工作；龙门刨床工作才能工作；龙门刨床工作台移动时，台移动时，导轨内必须有足够的润滑油导轨内必须有足够的润滑油；在铣床的；在铣床的主轴旋转主轴旋转后，工后，工作台方可移
26、动等，作台方可移动等，都要求有联锁关系。都要求有联锁关系。图所示，接触器图所示，接触器KM2KM2必必须在接触器须在接触器KM1KM1工作后工作后才能才能工作，即保证了工作，即保证了液压泵电液压泵电动机工作动机工作后后主电动机才能主电动机才能工作的要求。工作的要求。Date:8/5/2022 Page:127 第一章 继电接触器控制基础三、多点控制三、多点控制 大型机床设备中，为操作方便，常要求能在多个地方进大型机床设备中，为操作方便，常要求能在多个地方进行控制。如图所示，即在各操作地点各安装一套按钮行控制。如图所示，即在各操作地点各安装一套按钮.接线原则是把起动按钮并联连接，停止按钮串联连接
27、。接线原则是把起动按钮并联连接，停止按钮串联连接。思考：楼梯电灯控制设计思考：楼梯电灯控制设计？Date:8/5/2022 Page:128 第一章 继电接触器控制基础四、双速电动机高低速控制线路四、双速电动机高低速控制线路 N=60 f(1-S)/P N=60 f(1-S)/P f:f:电源频率电源频率 P P：磁极对数：磁极对数 S S：转差率：转差率 通过改变定子绕组中线圈的接线，通过改变定子绕组中线圈的接线，就可得到不同的磁场极对数，从而改就可得到不同的磁场极对数，从而改变电动机的转速。变电动机的转速。若在定子上安装两套独立的三相绕若在定子上安装两套独立的三相绕组，而且各自又具有所需的
28、磁极对数，组，而且各自又具有所需的磁极对数，两套独立绕组中的每一套又有不同的两套独立绕组中的每一套又有不同的接线，分别得到接线，分别得到双速双速、三速或四速电三速或四速电动机动机，通常称为，通常称为多速电动机。多速电动机。Date:8/5/2022 Page:129 第一章 继电接触器控制基础四、双速电动机高低速控制线路四、双速电动机高低速控制线路 图示将出线端图示将出线端D1D1、D2D2、D3D3接电源，接电源，D4D4、D5D5、D6D6端悬空，则绕组为端悬空，则绕组为三角形三角形，每相绕组中，每相绕组中两个线圈串联两个线圈串联，成，成四个极四个极，电动机为，电动机为低速；低速；当出线端当出线端D1D1、D2D2、D3D3短接，而短接，而D4D4、D5D5、D6D6接电源，则绕组为接电源，则绕组为双星双星形，形，每相绕组中每相绕组中两个线圈并联两个线圈并联，成，成两个极两个极，电动机为，电动机为高速。高速。Date:8/5/2022 Page:130 第一章 继电接触器控制基础S S实现高低切换实现高低切换SB2SB2、SB3SB3复合按复合按钮实现高低切换钮实现高低切换S S实现高低切换实现高低切换
